Zmiana klimatu a rolnictwo - Climate change and agriculture

Globalne emisje gazów cieplarnianych przypisane różnym sektorom gospodarki zgodnie z raportem IPCC AR5. 3/4 emisji jest produkowanych bezpośrednio, a 1/4 to produkcja energii elektrycznej i ciepła, która wspiera sektor.

Zmiana klimatu i rolnictwo to procesy powiązane ze sobą, które zachodzą w skali globalnej, a negatywne skutki zmian klimatu wpływają na rolnictwo zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio. Może to nastąpić poprzez zmiany średnich temperatur , opadów deszczu i ekstremalnych warunków klimatycznych (np. fale upałów ); zmiany w szkodnikach i chorobach ; zmiany stężenia dwutlenku węgla w atmosferze i ozonu w warstwie przyziemnej ; zmiany w jakości odżywczej niektórych produktów spożywczych; i zmiany poziomu morza .

Zmiany klimatyczne już teraz wpływają na rolnictwo, a ich skutki są nierównomiernie rozłożone na całym świecie. Przyszłe zmiany klimatyczne najprawdopodobniej wpłyną negatywnie na produkcję roślinną w krajach o niskich szerokościach geograficznych , podczas gdy skutki w północnych szerokościach geograficznych mogą być pozytywne lub negatywne. Hodowla zwierząt przyczynia się również do zmiany klimatu poprzez emisje gazów cieplarnianych .

Rolnictwo przyczynia się do zmiany klimatu poprzez antropogeniczne emisje gazów cieplarnianych oraz przekształcanie gruntów nierolniczych, takich jak lasy, w grunty rolne. Szacuje się, że w 2010 r. rolnictwo, leśnictwo i zmiana użytkowania gruntów przyczyniają się do 20–25% globalnych rocznych emisji. W 2020 roku, w Unii Europejskiej „s Naukowe Porady Mechanizm Szacuje się, że system żywnościowy jako całość przyczyniły się 37% całkowitej emisji gazów cieplarnianych, a ta była na dobrej drodze do zwiększenia o 30-40% do roku 2050 z powodu wzrostu liczby ludności i diety reszta.

Szereg polityk może zmniejszyć ryzyko negatywnego wpływu zmiany klimatu na rolnictwo i emisje gazów cieplarnianych z sektora rolnego.

Emisje gazów cieplarnianych z rolnictwa

Emisje gazów cieplarnianych z rolnictwa, według regionów, 1990-2010

Sektor rolnictwa jest siłą napędową emisji gazów i efektów użytkowania gruntów, które, jak się sądzi, powodują zmiany klimatyczne. Oprócz tego, że jest znaczącym użytkownikiem ziemi i konsumentem paliw kopalnych , rolnictwo bezpośrednio przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych poprzez praktyki takie jak produkcja ryżu i hodowla zwierząt gospodarskich; według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu trzy główne przyczyny wzrostu emisji gazów cieplarnianych zaobserwowane w ciągu ostatnich 250 lat to paliwa kopalne, użytkowanie gruntów i rolnictwo.

System rolno-spożywczy odpowiada za znaczną ilość emisji gazów cieplarnianych.

Według IPCC stanowi co najmniej 10-12% emisji, a gdy nastąpią zmiany gruntów z powodu rolnictwa, może wzrosnąć nawet o 17%. Głównymi winowajcami są emisje z farm podtlenku azotu , metanu i dwutlenku węgla ; stanowiących do połowy gazów cieplarnianych wytwarzanych przez cały przemysł spożywczy lub 80% emisji z rolnictwa.

Rodzaje zwierząt gospodarskich można podzielić na dwie kategorie: monogastryczne i przeżuwacze . Zazwyczaj wołowina i nabiał, innymi słowy produkty pochodzące od przeżuwaczy, zajmują wysoką pozycję pod względem emisji gazów cieplarnianych; pokarmy monogastryczne lub związane ze świniami i drobiem są niskie. Konsumpcja typów monogastrycznych powoduje zatem mniejsze emisje. Wynika to z faktu, że tego typu zwierzęta mają wyższą wydajność przetwarzania paszy, a także nie produkują metanu.

W miarę, jak kraje o niższych dochodach zaczynają i nadal się rozwijają, potrzeba stałych dostaw mięsa będzie wzrastać. Oznacza to, że pogłowie bydła będzie musiało rosnąć, aby nadążyć za popytem, ​​wytwarzając najwyższy możliwy wskaźnik emisji gazów cieplarnianych.

Istnieje wiele strategii, które można wykorzystać, aby złagodzić skutki i dalszą produkcję emisji gazów cieplarnianych. Niektóre z tych strategii obejmują wyższą wydajność hodowli zwierząt gospodarskich, która obejmuje zarządzanie, a także technologię; efektywniejszy proces gospodarowania obornikiem; mniejsza zależność od paliw kopalnych i zasobów nieodnawialnych; zróżnicowanie czasu, czasu i miejsca jedzenia i picia przez zwierzęta; oraz ograniczenie zarówno produkcji, jak i spożycia żywności pochodzenia zwierzęcego.

Zagospodarowanie terenu

Rolnictwo przyczynia się do wzrostu emisji gazów cieplarnianych poprzez użytkowanie gruntów na cztery główne sposoby:

• Emisje CO ₂ związane z wylesianiem
• Uwalnianie metanu z uprawy ryżu
• Uwalnianie metanu z fermentacji jelitowej u bydła
• Uwalnianie podtlenku azotu z aplikacji nawozów

Razem te procesy rolnicze obejmują 54% emisji metanu , około 80% emisji podtlenku azotu i praktycznie wszystkie emisje dwutlenku węgla związane z użytkowaniem gruntów.

Główne zmiany pokrycia terenu na planecie od 1750 r. wynikają z wylesiania w regionach o klimacie umiarkowanym : kiedy lasy i tereny leśne są wycinane, aby zrobić miejsce dla pól i pastwisk , zwiększa się albedo dotkniętego obszaru, co może skutkować ociepleniem lub ochłodzeniem, w zależności od na lokalnych warunkach. Wylesianie wpływa również na ponowne wychwytywanie dwutlenku węgla w regionie , co może skutkować zwiększonym stężeniem CO ₂ , dominującego gazu cieplarnianego. Metody Land-rozliczeniowe, takie jak system żarowy związek tych efektów przez spalenie biomatter , który bezpośrednio uwalnia gazy cieplarniane i pył zawieszony, takie jak sadza w powietrze.

Żywy inwentarz

Hodowla i działania związane z hodowlą, takie jak wylesianie i coraz bardziej energochłonne praktyki rolnicze, są odpowiedzialne za ponad 18% emisji gazów cieplarnianych powodowanych przez człowieka, w tym:

• 9% globalnej emisji dwutlenku węgla
• 35-40% globalnych emisji metanu (głównie z powodu fermentacji jelitowej i obornika )
• 64% światowych emisji podtlenku azotu (głównie ze względu na stosowanie nawozów ).

Działalność hodowlana również nieproporcjonalnie przyczynia się do efektów użytkowania gruntów, ponieważ uprawy takie jak kukurydza i lucerna są uprawiane w celu karmienia zwierząt.

W 2010 roku fermentacja jelitowa odpowiadała za 43% całkowitej emisji gazów cieplarnianych z całej działalności rolniczej na świecie. Mięso przeżuwaczy ma wyższy ekwiwalent węglowy śladu węglowego niż inne mięso lub wegetariańskie źródła białka w oparciu o globalną metaanalizę badań oceny cyklu życia. Produkcja metanu przez zwierzęta, głównie przeżuwacze, szacowana jest na 15-20% światowej produkcji metanu.

Na całym świecie produkcja zwierzęca zajmuje 70% wszystkich gruntów wykorzystywanych pod rolnictwo lub 30% powierzchni lądowej Ziemi. Sposób wypasu zwierząt gospodarskich decyduje również o żyzności ziemi w przyszłości, brak wypasu krążącego może prowadzić do niezdrowej gleby, a rozbudowa gospodarstw hodowlanych wpływa na siedliska lokalnych zwierząt i doprowadził do spadku populacji wielu lokalnych gatunków. przesiedlonych.

Produkcja nawozów

Erozja gleby

Rolnictwo na dużą skalę może powodować duże ilości erozji gleby, powodując, że od 25 do 40 procent gleby dociera do źródeł wody, a także przenosi pestycydy i nawozy używane przez rolników, co dodatkowo zanieczyszcza zbiorniki wodne. Tendencja do coraz większych gospodarstw jest najwyższa w Stanach Zjednoczonych i Europie , ze względu na ustalenia finansowe, uprawę kontraktową. Większe gospodarstwa sprzyjają monokulturom, nadużywają zasobów wodnych, przyspieszają wylesianie i pogarszają się jakość gleby . Badanie przeprowadzone w 2020 roku przez International Land Coalition wraz z Oxfam i World Inequality Lab wykazało, że 1% właścicieli gruntów zarządza 70% gruntów rolnych na świecie. Największą rozbieżność można znaleźć w Ameryce Łacińskiej : 50% najbiedniejszych posiada tylko 1% ziemi. Drobni właściciele ziemscy, jako jednostki lub rodziny, wydają się być bardziej ostrożni w użytkowaniu gruntów. Jednak od lat 80. odsetek drobnych właścicieli ziemskich coraz bardziej maleje. Obecnie największy udział małych gospodarstw występuje w Azji i Afryce .

Wpływ zmian klimatycznych na rolnictwo

Wykres produkcji roślinnej netto na świecie iw wybranych krajach tropikalnych. Surowe dane z ONZ.

Dla każdej odmiany rośliny istnieje optymalna temperatura dla wzrostu wegetatywnego, przy czym wzrost spada wraz ze wzrostem lub spadkiem temperatury. Podobnie jest zakres temperatur, w których roślina będzie produkować nasiona. Poza tym zakresem roślina nie będzie się rozmnażać. Jak pokazują wykresy, kukurydza nie rozmnaża się w temperaturach powyżej 95 °F (35 °C), a soja powyżej 102 °F (38,8 °C).

Pomimo postępów technologicznych, takich jak ulepszone odmiany , organizmy modyfikowane genetycznie i systemy nawadniające , klimat nadal jest kluczowym czynnikiem w wydajności rolnictwa, a także właściwościach gleb i zbiorowiskach naturalnych . Wpływ klimatu na rolnictwo jest związany raczej ze zmiennością lokalnych klimatów niż z globalnymi wzorcami klimatycznymi. Średnia temperatura powierzchni Ziemi wzrośnie do około 33 °C w latach 2019-2090. W związku z tym, dokonując oceny, agronomowie muszą wziąć pod uwagę każdy lokalny obszar .

Od powstania Światowej Organizacji Handlu w 1995 r. światowy handel produktami rolnymi wzrósł. „Globalny eksport produktów rolnych wzrósł ponad trzykrotnie pod względem wartości i ponad dwukrotnie pod względem wielkości od 1995 r., przekraczając w 2018 r. 1,8 biliona USD”. Handel produktami rolnymi zapewnia znaczne ilości żywności dla głównych krajów importujących i jest źródłem dochodu dla krajów eksportujących. Międzynarodowy aspekt handlu i bezpieczeństwa żywnościowego implikuje konieczność uwzględnienia również skutków zmian klimatycznych w skali globalnej.

Międzyrządowy Zespół do spraw Zmian Klimatu (IPCC) wyprodukował kilka raportów, które zostały ocenione na literaturę naukową na temat zmian klimatu. Third Assessment Report IPCC , opublikowany w 2001 roku, stwierdził, że najbiedniejsze kraje byłyby najbardziej ucierpią, ze zmniejszeniem plonów w większości regionów tropikalnych i subtropikalnych powodu zmniejszonej dostępności wody oraz nowy lub zmieniony owadów szkodników padania. W Afryce i Ameryce Łacińskiej wiele upraw nawożonych deszczem znajduje się w pobliżu maksymalnej tolerancji temperatury, tak więc plony mogą gwałtownie spaść nawet przy niewielkich zmianach klimatu; przewiduje się spadek wydajności rolnictwa do 30% w XXI wieku. W niektórych miejscach poważnie ucierpi również życie morskie i przemysł rybny .

W raporcie opublikowanym w 2014 roku Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu stwierdza, że ​​świat może osiągnąć „próg globalnego ocieplenia, powyżej którego obecne praktyki rolnicze nie mogą już wspierać wielkich cywilizacji ludzkich”. do połowy XXI wieku. W 2019 roku opublikowała raporty, w których mówi, że miliony już cierpią z powodu braku bezpieczeństwa żywnościowego z powodu zmian klimatycznych i przewidywanego spadku globalnej produkcji roślinnej o 2% - 6% do dekady. Badanie z 2021 r. szacuje, że dotkliwość wpływu fali upałów i suszy na produkcję roślinną potroiła się w ciągu ostatnich 50 lat w Europie – od strat -2,2 w latach 1964-1990 do -7,3% w latach 1991-2015.

Zmiana klimatu może zmniejszyć plony poprzez wzmocnienie fal rossby . Istnieje możliwość, że efekty już istnieją.

Zmiana klimatu wywołana wzrostem emisji gazów cieplarnianych prawdopodobnie wpłynie na uprawy w różny sposób w zależności od regionu. Na przykład oczekuje się, że średnia wydajność upraw spadnie do 50% w Pakistanie zgodnie ze scenariuszem Met Office , podczas gdy produkcja kukurydzy w Europie ma wzrosnąć do 25% w optymalnych warunkach hydrologicznych .

Korzystniejsze wpływy na plon w dużej mierze zależą od realizacji potencjalnie korzystnego wpływu dwutlenku węgla na wzrost roślin uprawnych i zwiększenie efektywności wykorzystania wody . Spadek potencjalnych plonów jest prawdopodobnie spowodowany skróceniem okresu wegetacji, zmniejszeniem dostępności wody i słabą jarowizacją .

W dłuższej perspektywie zmiany klimatyczne mogą wpłynąć na rolnictwo na kilka sposobów:

• wydajność pod względem ilości i jakości plonów
• praktyki rolnicze , poprzez zmiany zużycia wody (nawadnianie) i środki rolnicze, takie jak herbicydy , insektycydy i nawozy
• efekty środowiskowe , w szczególności w odniesieniu do częstotliwości i intensywności odwadniania gleby (prowadzącego do wymywania azotu), erozji gleby , zmniejszenia różnorodności upraw
• przestrzeni wiejskiej , poprzez utratę i zyskanie ziem uprawnych, spekulację ziemią, wyrzeczenie się ziemi i udogodnienia hydrauliczne.
• Adaptacja , organizmy mogą stać się mniej lub bardziej konkurencyjne, a ludzie mogą rozwinąć potrzebę rozwoju bardziej konkurencyjnych organizmów, takich jak odmiany ryżu odporne na powódź lub sól .

Są to duże niepewności do odkrycia, zwłaszcza ze względu na brak informacji na temat wielu konkretnych regionów lokalnych, w tym niepewność co do wielkości zmian klimatycznych, wpływu zmian technologicznych na produktywność, globalne zapotrzebowanie na żywność oraz liczne możliwości adaptacji.

Większość agronomów uważa, że ​​na produkcję rolną największy wpływ będzie miała dotkliwość i tempo zmian klimatycznych, a nie stopniowe trendy klimatyczne. Jeśli zmiana jest stopniowa, może wystarczyć czasu na dostosowanie bioty . Gwałtowna zmiana klimatu może jednak zaszkodzić rolnictwu w wielu krajach, zwłaszcza tych, które już cierpią z powodu raczej złych warunków glebowo-klimatycznych, ponieważ jest mniej czasu na optymalną selekcję naturalną i adaptację.

Nie wiadomo jednak dokładnie, w jaki sposób zmiany klimatu mogą wpłynąć na rolnictwo i bezpieczeństwo żywnościowe , po części dlatego, że rola zachowań rolników jest słabo ujęta w modelach uprawowo-klimatycznych. Na przykład Evan Fraser, geograf z University of Guelph w Ontario w Kanadzie , przeprowadził szereg badań, które pokazują, że społeczno-ekonomiczny kontekst rolnictwa może odgrywać ogromną rolę w określaniu, czy susza jest poważna, czy nieznaczna. wpływ na produkcję roślinną. W niektórych przypadkach wydaje się, że nawet niewielkie susze mają duży wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe (tak jak to, co wydarzyło się w Etiopii na początku lat 80., kiedy niewielka susza wywołała masowy głód ), w przeciwieństwie do przypadków, w których nawet stosunkowo duże problemy związane z pogodą zostały dostosowane do bez większych trudności. Evan Fraser łączy modele społeczno-ekonomiczne z modelami klimatycznymi w celu zidentyfikowania „gorących punktów podatności”. Jedno z takich badań wykazało, że produkcja kukurydzy w USA jest szczególnie podatna na zmiany klimatu, ponieważ oczekuje się, że będzie narażona na gorsze susze, ale nie warunki społeczno-ekonomiczne, które sugerują, że rolnicy dostosują się do tych zmieniających się warunków. Inne badania opierają się zamiast tego na prognozach kluczowych wskaźników agrometeorologicznych lub agroklimatycznych, takich jak długość sezonu wegetacyjnego, stres cieplny roślin lub rozpoczęcie prac polowych, zidentyfikowanych przez interesariuszy zajmujących się zarządzaniem gruntami i które dostarczają przydatnych informacji na temat mechanizmów wpływających na wpływ zmian klimatu na rolnictwo.

Owady szkodniki

Globalne ocieplenie może prowadzić do wzrostu populacji owadów szkodników, szkodząc plonom podstawowych upraw, takich jak pszenica , soja i kukurydza. Podczas gdy wyższe temperatury powodują dłuższe sezony wegetacyjne i szybsze tempo wzrostu roślin, zwiększają również tempo metabolizmu i liczbę cykli lęgowych populacji owadów. Owady, które wcześniej miały tylko dwa cykle lęgowe rocznie, mogą zyskać dodatkowy cykl, jeśli przedłużą się ciepłe sezony wegetacyjne, powodując wzrost populacji. W miejscach o umiarkowanym klimacie i wyższych szerokościach geograficznych istnieje większe prawdopodobieństwo dramatycznych zmian w populacjach owadów.

University of Illinois przeprowadzili badania w celu zmierzenia wpływu cieplejszych temperaturach na wzrost roślin soi i japońskiej populacji chrząszczy. Dla jednego pola soi symulowano cieplejsze temperatury i podwyższony poziom CO ₂ , podczas gdy drugie pozostawiono jako kontrolę. Badania te wykazały, że soja o podwyższonym poziomie CO ₂ rosła znacznie szybciej i miała wyższe plony, ale przyciągała chrząszcze japońskie znacznie szybciej niż pole kontrolne. Chrząszcze na polu o zwiększonym CO ₂ składały również więcej jaj na roślinach soi i miały dłuższą żywotność, co wskazuje na możliwość szybkiego rozrostu populacji. DeLucia przewidywała, że ​​jeśli projekt będzie kontynuowany, pole o podwyższonych poziomach CO ₂ ostatecznie wykaże niższe plony niż pole kontrolne.

Podwyższony poziom CO ₂ dezaktywował trzy geny w roślinie soi, które normalnie tworzą chemiczną obronę przed owadami. Jednym z tych mechanizmów obronnych jest białko, które blokuje trawienie liści soi u owadów. Ponieważ ten gen został dezaktywowany, chrząszcze były w stanie strawić znacznie większą ilość materii roślinnej niż chrząszcze na polu kontrolnym. Doprowadziło to do zaobserwowania dłuższej długości życia i wyższych wskaźników składania jaj na polu doświadczalnym.

Roje szarańczy pustynnej związane ze zmianą klimatu

Istnieje kilka proponowanych rozwiązań problemu powiększania się populacji szkodników. Jednym z proponowanych rozwiązań jest zwiększenie liczby pestycydów stosowanych w przyszłych uprawach. Ma to tę zaletę, że jest stosunkowo opłacalne i proste, ale może być nieefektywne. Wiele owadów - szkodników buduje odporność na te pestycydy. Innym proponowanym rozwiązaniem jest wykorzystanie środków kontroli biologicznej . Obejmuje to takie rzeczy, jak sadzenie rzędów rodzimej roślinności między rzędami upraw. To rozwiązanie jest korzystne z punktu widzenia ogólnego wpływu na środowisko. Nie tylko sadzi się więcej rodzimych roślin, ale i szkodniki nie budują już odporności na pestycydy. Jednak sadzenie dodatkowych rodzimych roślin wymaga więcej miejsca, co niszczy dodatkowe hektary gruntów publicznych. Koszt jest również znacznie wyższy niż zwykłe użycie pestycydów.

Badania wykazały, że kiedy CO
2poziom rośnie, liście soi są mniej odżywcze; dlatego chrząszcze roślinożerne muszą jeść więcej, aby uzyskać wymagane składniki odżywcze . Ponadto soja jest mniej zdolna do obrony przed drapieżnymi owadami w warunkach wysokiego CO
2. CO
2zmniejsza produkcję kwasu jasmonowego , trucizny zabijającej owady, która jest wydalana, gdy roślina wyczuje, że jest atakowana. Bez tej ochrony chrząszcze mogą swobodnie zjadać liście soi, co skutkuje niższymi plonami. Nie jest to problem charakterystyczny dla soi, a mechanizmy obronne wielu gatunków roślin są osłabione przy wysokim CO
2 środowisko.

Obecnie patogeny zajmują 10-16% światowych zbiorów i poziom ten prawdopodobnie wzrośnie, ponieważ rośliny są w coraz większym stopniu narażone na kontakt ze szkodnikami i patogenami. Historycznie rzecz biorąc, niskie temperatury w nocy iw miesiącach zimowych zabijały owady , bakterie i grzyby . Cieplejsze, bardziej wilgotne zimy sprzyjają przemieszczaniu się na północ chorób grzybowych roślin, takich jak rdza pszeniczna ( paskowa i brunatno-listna ) oraz rdza sojowa . Rdza sojowa to złośliwy patogen roślin, który może zabić całe pola w ciągu kilku dni, niszcząc rolników i kosztując miliardy strat w rolnictwie. Innym przykładem jest epidemia Mountain Pine Beetle w BC w Kanadzie, która zabiła miliony sosen, ponieważ zimy nie były wystarczająco mroźne, aby spowolnić lub zabić rosnące larwy chrząszczy. Coraz częstsze występowanie powodzi i ulewnych deszczy sprzyja również rozwojowi różnych innych szkodników i chorób roślin. Z drugiej strony, susza sprzyja różnym rodzajom szkodników, takich jak mszyce , mączliki i szarańcza .

Równowaga konkurencyjna między roślinami a szkodnikami była stosunkowo stabilna w ciągu ostatniego stulecia, ale wraz z szybko zmieniającym się klimatem następuje zmiana tej równowagi, która często faworyzuje bardziej zróżnicowane biologicznie chwasty w stosunku do monoupraw, z których składa się większość gospodarstw. Obecnie chwasty pochłaniają około jednej dziesiątej światowych plonów rocznie, ponieważ na polu występuje około ośmiu do dziesięciu gatunków chwastów konkurujących z uprawami. Cechy chwastów, takie jak ich różnorodność genetyczna , zdolność krzyżowania i szybkie tempo wzrostu, dają im przewagę w zmieniającym się klimacie, ponieważ te cechy pozwalają im łatwo się przystosować w porównaniu z większością jednolitych upraw w gospodarstwie i dają im przewagę biologiczną. Występuje również zmiana w rozmieszczeniu szkodników, ponieważ zmieniony klimat sprawia, że ​​obszary wcześniej nie nadające się do zamieszkania stają się mniej zachęcające. Wreszcie, wraz ze wzrostem CO
2poziomy, herbicydy stracą swoją skuteczność, co z kolei zwiększa tolerancję chwastów na herbicydy.

Szarańcza

Kiedy zmiana klimatu prowadzi do gorętszej pogody w połączeniu z bardziej wilgotnymi warunkami, może to skutkować bardziej niszczącymi rojami szarańczy . Miało to miejsce na przykład w niektórych krajach Afryki Wschodniej na początku 2020 roku.

Jesienne robaki

Spadek armyworm , Spodoptera frugiperda , jest wysoce inwazyjny szkodników roślin, który ma w ostatnich latach rozprzestrzeniły się w krajach Afryki Subsaharyjskiej. Rozprzestrzenianie się tego szkodnika roślin jest powiązane ze zmianą klimatu, ponieważ eksperci potwierdzają, że zmiany klimatu sprowadzają więcej szkodników upraw do Afryki i oczekuje się, że te wysoce inwazyjne szkodniki roślin rozprzestrzenią się na inne części planety, ponieważ mają dużą zdolność adaptacji do różnych środowisk. Jesienny robak może spowodować ogromne szkody w uprawach, zwłaszcza kukurydzy , co wpływa na wydajność rolnictwa.

Choroby i chwasty

Bardzo ważnym punktem do rozważenia jest to, że chwasty podlegałyby takiemu samemu przyspieszeniu cyklu jak rośliny uprawne, a także skorzystałyby na nawożeniu węglowym. Ponieważ większość chwastów to rośliny C3, prawdopodobnie będą konkurować nawet bardziej niż teraz z uprawami C4, takimi jak kukurydza. Jednak z drugiej strony niektóre wyniki pozwalają sądzić, że środki chwastobójcze mogą zwiększać skuteczność wraz ze wzrostem temperatury.

Globalne ocieplenie spowodowałoby wzrost opadów na niektórych obszarach, co doprowadziłoby do wzrostu wilgotności powietrza i czasu trwania pór deszczowych . W połączeniu z wyższymi temperaturami może to sprzyjać rozwojowi chorób grzybowych . Podobnie, z powodu wyższych temperatur i wilgotności, może wystąpić zwiększona presja ze strony owadów i wektorów chorób .

Badania wykazały, że zmiana klimatu może zmienić etapy rozwoju patogenów roślin, które mogą wpływać na uprawy. Zmiana wzorców pogodowych i temperatury spowodowana zmianą klimatu prowadzi do rozprzestrzeniania się patogenów roślinnych, ponieważ gospodarze migrują na obszary o korzystniejszych warunkach. Skutkuje to zwiększonymi stratami plonów z powodu chorób. Przewiduje się, że skutki zmian klimatu zwiększą złożoność wymyślania sposobów utrzymania zrównoważonego rolnictwa. O ile rolnicy i odmiany ziemniaków nie będą w stanie przystosować się do nowego środowiska, światowe plony ziemniaków będą o 18-32% niższe niż obecnie.

Zaobserwowane oddziaływania

Wpływ regionalnych zmian klimatycznych na rolnictwo jest ograniczony. Zmiany w fenologii upraw dostarczają ważnych dowodów na reakcję na niedawne regionalne zmiany klimatyczne. Fenologia to nauka o zjawiskach naturalnych, które okresowo się powtarzają oraz o tym, jak te zjawiska odnoszą się do zmian klimatycznych i sezonowych. Znaczny postęp w fenologii zaobserwowano w rolnictwie i leśnictwie na dużej części półkuli północnej.

Susze występują częściej z powodu globalnego ocieplenia i oczekuje się, że staną się częstsze i bardziej intensywne w Afryce, Europie Południowej, na Bliskim Wschodzie, w większości Ameryk, Australii i Azji Południowo-Wschodniej. Ich wpływ pogłębia się z powodu zwiększonego zapotrzebowania na wodę, wzrostu liczby ludności , ekspansji miast i wysiłków na rzecz ochrony środowiska w wielu obszarach. Susze powodują nieurodzaju i utratę pastwisk dla zwierząt gospodarskich. Niektórzy rolnicy mogą zdecydować się na trwałe zaprzestanie uprawy obszarów dotkniętych suszą i udać się gdzie indziej.

Najczęściej obserwowane oddziaływania:

• Zmienianie wzorców opadów; dłuższe okresy ulewnego deszczu i suszy.
• Wzrost średnich poziomów temperatury; gorętsze lata i cieplejsze zimy mogą wpływać na cykle roślin i prowadzić do wczesnego kwitnienia, mniejszego zapylania i szkód spowodowanych przez mróz.
• Wzrost powodzi; powoduje niszczenie upraw, zanieczyszczenie wody, erozję gleby.
• Wzrost poziomu suszy; wpływa na przeżywalność roślin i zwiększa ryzyko pożarów.
• Gleby zdegradowane; Systemy upraw monokulturowych zamieniają glebę w środowisko mniej bogate w substancje organiczne i bardziej podatne na erozję i zanieczyszczenie wody.
• Fabryki upraw; W rolnictwie przemysłowym brakuje bioróżnorodności, co wpływa na żywotność roślin.
• Nawozy ciężkie i pestycydy; powodują zanieczyszczenie wody, narażenie na chemikalia i wyższe koszty dla rolników.

Przykłady

Farma bananowa w wiosce Chinawal w dystrykcie Jalgaon, Indie

Latem 2018 r. fale upałów prawdopodobnie związane ze zmianą klimatu powodują znacznie niższe niż przeciętne plony w wielu częściach świata, zwłaszcza w Europie. W zależności od warunków w sierpniu, więcej nieurodzaju może spowodować wzrost światowych cen żywności . straty porównuje się do tych z 1945 roku, najgorszego żniwa w pamięci. W 2018 r. po raz trzeci w ciągu czterech lat światowa produkcja pszenicy, ryżu i kukurydzy nie zaspokoiła popytu, co zmusiło rządy i firmy spożywcze do uwolnienia zapasów z magazynów. Indie w zeszłym tygodniu uwolniły 50% swoich zapasów żywności. Lester R. Brown , szef niezależnej organizacji badawczej Worldwatch Institute , przewidział, że ceny żywności wzrosną w ciągu najbliższych kilku miesięcy.

Według raportu ONZ „Climate Change and Land: specjalny raport IPCC na temat zmian klimatycznych, pustynnienia, degradacji gruntów, zrównoważonego zarządzania gruntami, bezpieczeństwa żywnościowego i strumieni gazów cieplarnianych w ekosystemach lądowych” ceny żywności wzrosną o 80% do 2050 r. prawdopodobnie doprowadzi do niedoborów żywności. Niektórzy autorzy sugerują również, że niedobory żywności prawdopodobnie dotkną biedniejsze części świata o wiele bardziej niż bogatsze.

Aby zapobiec głodowi, niestabilności, nowym falom uchodźców klimatycznych , potrzebna będzie międzynarodowa pomoc dla krajów, którym brakuje pieniędzy na zakup wystarczającej ilości żywności, a także na powstrzymanie konfliktów. (patrz również Adaptacja do zmian klimatu ).

Na początku XXI wieku powodzie prawdopodobnie związane ze zmianami klimatu skróciły sezon sadzenia w regionie Środkowego Zachodu Stanów Zjednoczonych , powodując szkody w sektorze rolnym. W maju 2019 r. powodzie zmniejszyły przewidywany plon kukurydzy z 15 miliardów buszli do 14,2.

Wczesne kwitnienie

W wyniku globalnego ocieplenia czas kwitnienia nastał wcześniej, a wczesne kwitnienie może zagrozić rolnictwu, ponieważ zagraża przetrwaniu i reprodukcji roślin. Wczesne kwitnienie zwiększa ryzyko uszkodzenia przez mróz niektórych gatunków roślin i prowadzi do „niedopasowania” między kwitnieniem roślin a interakcją zapylaczy. „Około 70% najczęściej produkowanych gatunków roślin uprawnych na świecie jest w pewnym stopniu uzależnione od zapylania przez owady, co szacowane jest na 153 miliardy euro światowej gospodarki i około 9% produkcji rolnej”. Ponadto cieplejsze temperatury zimą powodują kwitnienie wielu kwitnących roślin, ponieważ rośliny potrzebują stymulacji do kwitnienia, co zwykle jest długim zimowym chłodem. A jeśli roślina nie kwitnie, nie może się rozmnażać. „Ale jeśli zimy będą coraz łagodniejsze, rośliny mogą nie być wystarczająco zimne, aby dostrzec różnicę, gdy zaczną się cieplejsze wiosenne temperatury” – zauważyła Syndonia Bret-Harte, ekolog roślin z Uniwersytetu Alaski w Fairbanks .

Wpływ na okres wegetacyjny

Czas trwania cykli wzrostu roślin zależy przede wszystkim od temperatury. Wzrost temperatury przyspieszy rozwój. W przypadku uprawy rocznej czas między siewem a zbiorem ulegnie skróceniu (na przykład czas zbioru kukurydzy może skrócić się od jednego do czterech tygodni). Skrócenie takiego cyklu może mieć negatywny wpływ na produktywność, ponieważ starzenie nastąpi wcześniej.

Wpływ podwyższonego poziomu dwutlenku węgla na uprawy

Podwyższony atmosferyczny dwutlenek węgla wpływa na rośliny na wiele sposobów. Podwyższony poziom CO ₂ zwiększa plony i wzrost roślin poprzez zwiększenie szybkości fotosyntezy, a także zmniejsza utratę wody w wyniku zamykania aparatów szparkowych. Ogranicza parowanie wody docierającej do łodygi rośliny. Tlen „Crassulacean Acid Metabolism” znajduje się na całej warstwie liści, ponieważ liście każdej rośliny pobierają CO ₂ i uwalniają O ₂ . Reakcja jest największy wzrost w C ₃ rośliny , C ₄ rośliny , są wzmocnione, ale w mniejszym stopniu i CAM Rośliny są wzmocnione przynajmniej gatunków. Stomia w tych sklepach „CAM Plant” pozostaje zamknięta przez cały dzień, aby zmniejszyć narażenie. szybko rosnące poziomy dwutlenku węgla w atmosferze wpływają na wchłanianie przez rośliny azotu, który jest składnikiem odżywczym, który ogranicza wzrost upraw w większości ekosystemów lądowych. Dzisiejsze stężenie 400 ppm rośliny są stosunkowo niedożywione. Optymalny poziom CO
2dla wzrostu roślin jest około 5 razy wyższy. Zwiększona masa CO
2zwiększa fotosyntezę , ten CO
2potencjalnie hamuje wzrost rośliny. Ogranicza to redukcję, którą rośliny tracą przez transpirację .

Wzrost globalnych temperatur spowoduje wzrost szybkości parowania i rocznych poziomów parowania. Zwiększone parowanie doprowadzi do nasilenia burz na niektórych obszarach, a na innych przyspieszy wysychanie. Te obszary dotknięte burzą prawdopodobnie doświadczą zwiększonego poziomu opadów i zwiększonego ryzyka powodzi, podczas gdy obszary poza torem burzowym będą doświadczać mniejszych opadów i zwiększonego ryzyka susz. Stres wodny wpływa na rozwój i jakość roślin w różny sposób, po pierwsze susza może powodować słabe kiełkowanie i upośledzenie rozwoju siewek u roślin. Jednocześnie wzrost roślin zależy od podziału komórkowego, powiększania i różnicowania komórek. Stres suszy zaburza mitozę i wydłużanie komórek poprzez utratę ciśnienia turgoru, co skutkuje słabym wzrostem. Rozwój liści jest również zależny od ciśnienia turgoru, stężenia składników odżywczych i asymilacji węgla, które są redukowane przez warunki suszy, tak więc stres suszy prowadzi do zmniejszenia wielkości i liczby liści. Wykazano, że wysokość rośliny, biomasa, rozmiar liści i obwód łodygi zmniejszają się u kukurydzy w warunkach ograniczających wodę. Na plony negatywnie wpływa również stres suszy, spadek plonów wynika ze zmniejszenia szybkości fotosyntezy, zmian w rozwoju liści i zmiany alokacji zasobów, a wszystko to z powodu stresu suszy. Rośliny uprawne narażone na stres związany z suszą cierpią z powodu zmniejszenia potencjału wody w liściach i tempa transpiracji, jednak wykazano, że efektywność wykorzystania wody wzrasta w przypadku niektórych roślin uprawnych, takich jak pszenica, a spada w innych, takich jak ziemniaki. Rośliny potrzebują wody do pobierania składników odżywczych z gleby oraz do transportu składników odżywczych przez roślinę, warunki suszy ograniczają te funkcje, prowadząc do zahamowania wzrostu. Stres suszy powoduje również spadek aktywności fotosyntetycznej w roślinach ze względu na zmniejszenie tkanki fotosyntetycznej, zamknięcie aparatów szparkowych i zmniejszoną wydajność maszynerii fotosyntetycznej. To zmniejszenie aktywności fotosyntetycznej przyczynia się do zmniejszenia wzrostu roślin i plonów. Innym czynnikiem wpływającym na zmniejszenie wzrostu roślin i plonów jest alokacja zasobów; po stresie suszy rośliny przeznaczą więcej zasobów na korzenie, aby wspomóc pobieranie wody, zwiększając wzrost korzeni i zmniejszając wzrost innych części roślin, jednocześnie zmniejszając plony.

Wpływ na jakość

Według TAR IPCC: „Znaczenie wpływu zmian klimatycznych na jakość ziarna i paszy wyłania się z nowych badań. Zmiany klimatyczne mogą zmienić proporcje adekwatności określonych makroskładników, węglowodanów i białka. W przypadku ryżu zawartość amylozy w ziarnie jest głównym wyznacznik jakości gotowania — wzrasta przy podwyższonym poziomie CO ₂ ” (Conroy et al., 1994). Gotowane ziarno ryżu z roślin uprawianych w wysokiej CO
2środowisko byłoby twardsze niż w przypadku dzisiejszych roślin. Jednak stężenia żelaza i cynku, które są ważne dla żywienia człowieka, byłyby niższe (Seneweera i Conroy, 1997). Ponadto zawartość białka w ziarnie zmniejsza się przy łącznym wzroście temperatury i CO ₂ (Ziska i in., 1997). Badania z wykorzystaniem FACE wykazały, że wzrost CO ₂ prowadzi do zmniejszenia stężenia mikroelementów w roślinach uprawnych i nieuprawnych, co ma negatywne konsekwencje dla żywienia ludzi, w tym zmniejszenie ilości witamin z grupy B w ryżu. Może to mieć efekt domina w innych częściach ekosystemów, ponieważ roślinożercy będą musieli jeść więcej żywności, aby uzyskać taką samą ilość białka.

Badania wykazały, że wyższe CO ₂ poziomów prowadzi do zmniejszenia absorpcji azotu roślinnego (i mniejszej ilości wykazujące takie same dla pierwiastków śladowych, takich jak cynk), w wyniku roślin o niższej wartości odżywczej. Miałoby to wpływ przede wszystkim na populacje w biedniejszych krajach, które nie są w stanie zrekompensować sobie tego poprzez spożywanie większej ilości żywności, bardziej zróżnicowaną dietę lub ewentualnie przyjmowanie suplementów.

Wykazano również, że zmniejszona zawartość azotu w wypasanych roślinach zmniejsza produktywność zwierząt u owiec, które są zależne od drobnoustrojów w ich jelitach, które trawią rośliny, co z kolei zależy od spożycia azotu. Ze względu na brak wody dostępnej dla upraw w cieplejszych krajach walczą o przetrwanie, ponieważ cierpią z powodu odwodnienia, biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowanie na wodę poza rolnictwem, a także inne potrzeby rolnicze.

Ekstremalna pogoda

Rosnące temperatury

Ponieważ zmiany temperatury i warunki pogodowe stają się bardziej ekstremalne, obszary, które historycznie były dobre dla gruntów rolnych, nie będą już tak przyjazne. Obecne prognozy dotyczą wzrostu temperatury i spadku opadów w głównych regionach suchych i półsuchych ( Bliski Wschód , Afryka , Australia , Południowo-Zachodnie Stany Zjednoczone i Europa Południowa ). Ponadto na plony w regionach tropikalnych negatywnie wpłynie przewidywany umiarkowany wzrost temperatury (1–2 °C), który ma nastąpić w pierwszej połowie stulecia. W drugiej połowie tego stulecia, dalsze ocieplenie zmaleje upraw plonów we wszystkich regionach, w tym w Kanadzie i północnych Stanach Zjednoczonych . Wiele podstawowych roślin uprawnych jest niezwykle wrażliwych na ciepło, a gdy temperatura wzrasta powyżej 36 °C, sadzonki soi giną, a pyłek kukurydzy traci swoją żywotność. Naukowcy przewidują, że roczny wzrost o 1 °C z kolei zmniejszy plony pszenicy, ryżu i kukurydzy o 10%.

Istnieją jednak również pewne pozytywne aspekty zmiany klimatu. Oczekuje się, że przewidywany wzrost temperatury w pierwszej połowie stulecia (1-3 °C) wpłynie korzystnie na plony upraw i pastwisk w regionach o klimacie umiarkowanym . Doprowadzi to do wyższych temperatur w zimie i większej liczby dni bez mrozu w tych regionach; co skutkuje dłuższym sezonem wegetacyjnym , zwiększonymi zasobami cieplnymi i przyspieszonym dojrzewaniem. Jeśli scenariusz klimatyczny spowoduje łagodną i deszczową pogodę, ucierpią niektóre obszary i uprawy, ale wiele z nich może na tym skorzystać.

Susza i powódź

Ekstremalne warunki pogodowe, w postaci susz i powodzi, nadal zmniejszają plony . Chociaż te zdarzenia pogodowe stają się coraz bardziej powszechne, nadal istnieje niepewność, a co za tym idzie brak przygotowania, kiedy i gdzie będą miały miejsce. W skrajnych przypadkach powodzie niszczą uprawy, zakłócając działalność rolniczą i powodując bezrobocie pracowników oraz eliminując dostawy żywności. Na przeciwległym krańcu spektrum susze mogą również zniszczyć plony. Szacuje się, że 35-50% światowych upraw jest zagrożonych suszą. Australia od wielu lat doświadcza dotkliwych, nawracających susz, przynoszących rolnikom poważną rozpacz. Wskaźniki depresji i przemocy domowej w kraju rosną, a od 2007 r. ponad stu rolników popełniło samobójstwo, gdy ich spragnione plony zniknęły. Susza jest jeszcze bardziej katastrofalna w krajach rozwijających się , pogłębiając istniejące wcześniej ubóstwo i sprzyjając głodowi i niedożywieniu .

Susze mogą sprawić, że rolnicy będą bardziej polegać na nawadnianiu ; ma to wady zarówno dla indywidualnych rolników, jak i konsumentów. Sprzęt jest drogi w instalacji i niektórzy rolnicy mogą nie mieć możliwości finansowych na jego zakup. Sama woda musi skądś pochodzić i jeśli na danym terenie przez dłuższy czas panowała susza, rzeki mogą być wyschnięte i woda musi być transportowana z dalszych odległości. Ponieważ 70% „błękitnej wody” jest obecnie wykorzystywanej w globalnym rolnictwie, wszelkie potrzeby wykraczające poza ten poziom mogą nasilić kryzys wodny . W Afryce Subsaharyjskiej woda jest używana do zalewania pól ryżowych w celu kontrolowania populacji chwastów; przy prognozie mniejszych opadów dla tego obszaru ta historyczna metoda zwalczania chwastów nie będzie już możliwa.

Przy większych kosztach ponoszonych przez rolnika niektórzy nie będą już dłużej uważać, że prowadzenie gospodarstwa jest finansowo opłacalne. Rolnictwo zatrudnia większość ludności w większości krajów o niskich dochodach, a zwiększone koszty mogą skutkować zwolnieniami pracowników lub cięciami płac. Inni rolnicy zareagują podniesieniem cen żywności ; koszt, który jest bezpośrednio przerzucany na konsumenta i wpływa na przystępność cenową żywności. Niektóre gospodarstwa nie eksportują swoich towarów, a ich funkcją jest wyżywienie bezpośredniej rodziny lub społeczności; bez tego jedzenia ludzie nie będą mieli dość jedzenia. Powoduje to zmniejszenie produkcji, wzrost cen żywności i potencjalny głód w niektórych częściach świata.

Efekt gradu

W północnych Stanach Zjednoczonych z powodu zmiany klimatu wystąpi mniej dni z gradem, ale burze z większym gradem mogą stać się częstsze (w tym grad większy niż 1,6 cala). Grad większy niż 1,6 cala może dość łatwo rozbić (szklane) szklarnie.

Stres cieplny zwierząt gospodarskich

Stres cieplny u zwierząt gospodarskich ma destrukcyjny wpływ nie tylko na ich wzrost i reprodukcję, ale także na przyjmowanie pokarmu oraz produkcję nabiału i mięsa. Bydło wymaga temperatury w zakresie od 5 do 15 stopni Celsjusza, ale w górę do 25°C, aby żyć wygodnie, a gdy zmiana klimatu zwiększa temperaturę, zwiększa się prawdopodobieństwo wystąpienia tych zmian. Po uderzeniu wysokich temperatur zwierzęta gospodarskie mają problemy z utrzymaniem metabolizmu, co skutkuje zmniejszeniem spożycia pokarmu, obniżoną aktywnością i spadkiem masy ciała. Powoduje to spadek wydajności inwentarza żywego i może być szkodliwe dla rolników i konsumentów. Lokalizacja i gatunki zwierząt gospodarskich są różne, a zatem skutki ciepła różnią się między nimi. Odnotowuje się to w przypadku zwierząt gospodarskich na wyższych wysokościach oraz w tropikach , które mają ogólnie większy wpływ na zmiany klimatyczne. Zwierzęta hodowlane na większej wysokości są bardzo podatne na wysokie temperatury i nie są dobrze przystosowane do tych zmian.

Powierzchnie rolnicze

Zmiany klimatu mogą zwiększyć ilość gruntów ornych w rejonie wysokich szerokości geograficznych poprzez zmniejszenie ilości zmarzniętych gruntów. Badanie z 2005 r. donosi, że temperatura na Syberii wzrosła średnio o trzy stopnie Celsjusza od 1960 r. (znacznie bardziej niż w pozostałej części świata). Jednak doniesienia o wpływie globalnego ocieplenia na rosyjskie rolnictwo wskazują na sprzeczne prawdopodobne skutki: spodziewając się poszerzenia gruntów rolnych na północ, ostrzegają również przed możliwymi stratami produktywności i zwiększonym ryzykiem suszy.

Oczekuje się, że do roku 2100 poziom mórz wzrośnie nawet o metr, choć ta prognoza jest kwestionowana. Wzrost poziomu morza spowodowałby utratę gruntów rolnych , w szczególności na obszarach takich jak Azja Południowo-Wschodnia . Erozja , zanurzenie od linii brzegowej , zasolenie od wód gruntowych z powodu zwiększonego poziomu morza może mieć wpływ głównie rolnictwem poprzez zalanie z terenów nisko położonych .

Nisko położone obszary, takie jak Bangladesz, Indie i Wietnam, doświadczą poważnych strat w uprawach ryżu, jeśli poziom mórz podniesie się zgodnie z oczekiwaniami do końca wieku. Na przykład Wietnam w dużej mierze opiera się na swoim południowym krańcu, gdzie leży Delta Mekongu, do sadzenia ryżu. Jakikolwiek wzrost poziomu morza nie więcej niż metr utonie kilka km ² wśród pól ryżowych, rendering Wietnam niezdolne do produkcji swojego głównego zszywki i eksport ryżu.

Erozja i płodność

Oczekuje się, że wyższe temperatury atmosferyczne obserwowane w ciągu ostatnich dziesięcioleci doprowadzą do bardziej energicznego cyklu hydrologicznego, w tym bardziej ekstremalnych opadów deszczu. Bardziej prawdopodobne jest wystąpienie erozji i degradacji gleby . Na żyzność gleby miałoby również wpływ globalne ocieplenie. Zwiększona erozja w krajobrazach rolniczych spowodowana czynnikami antropogenicznymi może wystąpić z utratą do 22% węgla w glebie w ciągu 50 lat. Jednakże, ponieważ stosunek węgla organicznego w glebie do azotu jest zależny od biologii gleby w taki sposób, że utrzymuje się w wąskim zakresie, podwojenie węgla organicznego w glebie prawdopodobnie pociągnie za sobą podwojenie magazynowania azotu w glebie jako azotu organicznego, zapewniając w ten sposób wyższe dostępne poziomy składników odżywczych dla roślin, wspierające wyższy potencjał plonowania. Zapotrzebowanie na importowany azot nawozowy może się zmniejszyć i stworzyć okazję do zmiany kosztownych strategii nawożenia .

Ze względu na ekstremalne warunki klimatyczne, które by wynikły, wzrost opadów prawdopodobnie spowodowałby większe ryzyko erozji, jednocześnie zapewniając lepsze nawodnienie gleby, w zależności od intensywności opadów. Możliwa ewolucja materii organicznej w glebie jest bardzo kontrowersyjną kwestią: podczas gdy wzrost temperatury spowodowałby większą szybkość produkcji minerałów , zmniejszając zawartość materii organicznej w glebie , stężenie CO ₂ w atmosferze miałoby tendencję do jej zwiększania .

Cofanie się i znikanie lodowca

Ciągłe cofanie się lodowców będzie miało szereg różnych skutków ilościowych. Na obszarach, które są silnie uzależnione od spływu wody z lodowców, które topią się w cieplejszych miesiącach letnich, kontynuacja obecnego cofania się ostatecznie zuboży lód lodowcowy i znacznie zmniejszy lub wyeliminuje odpływ. Zmniejszenie spływu wpłynie na zdolność do nawadniania upraw i zmniejszy przepływy strumieni letnich niezbędne do uzupełniania zapór i zbiorników.

W dorzeczu rzek himalajskich żyje około 2,4 miliarda ludzi . W Indiach , Chinach , Pakistanie , Afganistanie , Bangladeszu , Nepalu i Birmie mogą wystąpić powodzie, a następnie dotkliwe susze w nadchodzących dziesięcioleciach. W samych Indiach Ganges dostarcza wodę do picia i uprawy dla ponad 500 milionów ludzi. Zachodnie wybrzeże Ameryki Północnej, które czerpie większość wody z lodowców w pasmach górskich, takich jak Góry Skaliste i Sierra Nevada , również zostałoby dotknięte.

Budżetowy

Niektóre badania sugerują, że początkowo zmiany klimatyczne pomogą krajom rozwijającym się, ponieważ niektóre regiony będą doświadczać bardziej negatywnych skutków zmian klimatycznych, co spowoduje zwiększony popyt na żywność, prowadzący do wyższych cen i wyższych płac. Jednak wiele przewidywanych scenariuszy klimatycznych sugeruje ogromne obciążenie finansowe. Na przykład fala upałów, która przeszła przez Europę w 2003 r., kosztowała 13 miliardów euro nieubezpieczonych strat w rolnictwie. Ponadto w warunkach pogodowych El Nino prawdopodobieństwo, że dochód australijskiego rolnika spadnie poniżej średniej, wzrosło o 75%, co znacznie wpłynęło na PKB kraju . Przemysł rolny w Indiach stanowi 52% ich zatrudnienia, a kanadyjskie prerie dostarczają 51% kanadyjskiego rolnictwa; wszelkie zmiany w produkcji roślin spożywczych z tych obszarów mogą mieć głęboki wpływ na gospodarkę . Mogłoby to negatywnie wpłynąć na przystępność cenową żywności i późniejsze zdrowie populacji.

Ozon i UV-B

Niektórzy naukowcy sądzą , że na rolnictwo może mieć wpływ jakikolwiek spadek ozonu w stratosferze , który może zwiększyć biologicznie niebezpieczne promieniowanie ultrafioletowe B . Nadmiar promieniowania ultrafioletowego B może bezpośrednio wpływać na fizjologię roślin i powodować ogromne ilości mutacji , a pośrednio poprzez zmianę zachowania zapylaczy , chociaż takie zmiany nie są łatwe do oszacowania. Jednak nie ustalono jeszcze, czy wzrost emisji gazów cieplarnianych obniży poziom ozonu w stratosferze.

Ponadto możliwym skutkiem wzrostu temperatury jest znacznie wyższy poziom ozonu w warstwie przyziemnej , co znacznie obniżyłoby plony.

Wpływ ENSO na rolnictwo

ENSO ( El Niño Southern Oscillation ) będzie bardziej intensywnie wpływać na wzorce monsunów w przyszłości, gdy zmiany klimatyczne ocieplą wody oceanu. Uprawy, które leżą w pasie równikowym lub w tropikalnym obiegu Walker, takie jak ryż, będą dotknięte różnymi wzorcami monsunów i bardziej nieprzewidywalną pogodą. Zaplanowane sadzenie i zbiory oparte na wzorcach pogodowych staną się mniej efektywne.

Obszary takie jak Indonezja, gdzie główną uprawą jest ryż, będą bardziej podatne na zwiększoną intensywność efektów ENSO w przyszłości ze względu na zmianę klimatu. Profesor Uniwersytetu Waszyngtońskiego, David Battisti , zbadał wpływ przyszłych wzorców ENSO na rolnictwo ryżu w Indonezji, korzystając z rocznego raportu [IPCC] z 2007 r. i 20 różnych modeli logistycznych mapujących czynniki klimatyczne, takie jak ciśnienie wiatru, poziom morza i wilgotność. , i stwierdzili, że zbiory ryżu zmniejszą plony. Bali i Jawa, które posiadają 55% plonów ryżu w Indonezji, prawdopodobnie doświadczą 9–10% opóźnionych wzorców monsunowych, co przedłuża okres głodu. Normalne sadzenie upraw ryżu rozpoczyna się w październiku, a zbiory do stycznia. Ponieważ jednak zmiany klimatyczne wpływają na ENSO, a w konsekwencji opóźniają sadzenie, zbiory będą opóźnione iw suchych warunkach, co spowoduje mniejsze potencjalne plony.

Projekcje oddziaływań

W ramach Czwartego Raportu Oceniającego IPCC Schneider et al. (2007) przewidzieli potencjalne przyszłe skutki zmian klimatu dla rolnictwa. Z niskim lub średnim poziomem ufności doszli do wniosku, że przy wzroście średniej globalnej temperatury o około 1 do 3 °C (do 2100 r. w stosunku do średniego poziomu z lat 1990-2000) nastąpi spadek wydajności niektórych zbóż na niskich szerokościach geograficznych, a wzrost wydajności w duże szerokości geograficzne. W Czwartym Raporcie Oceniającym IPCC „niskie zaufanie” oznacza, że ​​dany wynik ma około 2 na 10 szans na poprawność, w oparciu o ocenę eksperta. „Średnia pewność siebie” ma około 5 na 10 szans na poprawność. W tym samym okresie, ze średnim poziomem ufności, przewidywano, że globalny potencjał produkcyjny:

• wzrost do ok. 3 °C,
• bardzo prawdopodobny spadek powyżej około 3 °C.

Większość badań dotyczących globalnego rolnictwa ocenianych przez Schneidera i in. (2007) nie uwzględnili szeregu krytycznych czynników, w tym zmian w ekstremalnych zdarzeniach lub rozprzestrzeniania się szkodników i chorób. W badaniach nie uwzględniono również rozwoju konkretnych praktyk lub technologii wspomagających adaptację do zmian klimatu .

US National Research Council (NRC USA, 2011) ocenił literaturę na temat wpływu zmian klimatycznych na plony. US NRC (2011) podkreśliła niepewność w swoich prognozach zmian plonów. Metaanaliza przeprowadzona w 2014 r. wykazała konsensus, że oczekuje się, że plony zmniejszą się w drugiej połowie stulecia, z większym skutkiem w regionach tropikalnych niż umiarkowanych.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Climate Change Matthew Smith i Samuel Myers (2018) oszacowali, że uprawy roślin spożywczych mogą spowodować zmniejszenie zawartości białka , żelaza i cynku w popularnych roślinach spożywczych o 3 do 17%. Jest to przewidywany wynik żywności uprawianej w warunkach oczekiwanych atmosferycznych poziomów dwutlenku węgla w 2050 roku. Korzystając z danych Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa oraz innych źródeł publicznych, autorzy przeanalizowali 225 różnych podstawowych produktów spożywczych, takich jak pszenica , ryż , kukurydza. , warzywa , korzenie i owoce . Wpływ prognozowanych na ten wiek poziomów dwutlenku węgla atmosferycznego na jakość odżywczą roślin nie ogranicza się tylko do wyżej wymienionych kategorii upraw i składników odżywczych. Metaanaliza z 2014 r. wykazała, że ​​rośliny uprawne i dzikie narażone na podwyższony poziom dwutlenku węgla na różnych szerokościach geograficznych mają niższą gęstość kilku minerałów, takich jak magnez, żelazo, cynk i potas.

Przewidywane zmiany plonów na różnych szerokościach geograficznych wraz z globalnym ociepleniem. Ten wykres opiera się na kilku badaniach.

Prognozowane zmiany plonów wybranych roślin uprawnych przy globalnym ociepleniu. Ten wykres opiera się na kilku badaniach.

Ich centralne szacunki zmian plonów przedstawiono powyżej. Rzeczywiste zmiany rentowności mogą być powyżej lub poniżej tych centralnych szacunków. US NRC (2011) również przedstawił szacunkowy „prawdopodobny” zakres zmian plonów. „Prawdopodobne” oznacza większą niż 67% szansę na poprawność, w oparciu o ocenę ekspercką. Prawdopodobne zakresy są podsumowane w opisach obrazów dwóch wykresów.

Bezpieczeństwo żywieniowe

W czwartym sprawozdaniu oceniającym IPCC opisano również wpływ zmian klimatycznych na bezpieczeństwo żywnościowe . Prognozy sugerowały, że do 2080 r. może nastąpić znaczny spadek głodu na świecie w porównaniu z (wówczas) poziomem z 2006 r. Redukcja głodu była napędzana przez przewidywany rozwój społeczny i gospodarczy . Dla porównania Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa oszacowała, że ​​w 2006 r. liczba niedożywionych ludzi na całym świecie wynosiła 820 milionów. Trzy scenariusze bez zmian klimatu ( SRES A1, B1, B2) przewidywały, że 100-130 milionów będzie niedożywionych do roku 2080, podczas gdy inny scenariusz bez zmian klimatycznych (SRES A2) przewidywał 770 milionów niedożywionych. Na podstawie oceny eksperckiej wszystkich dowodów uznano, że prognozy te mają około 5 na 10 szans na poprawność.

Ten sam zestaw scenariuszy dotyczących gazów cieplarnianych i scenariuszy społeczno-gospodarczych wykorzystano również w prognozach uwzględniających skutki zmiany klimatu. Uwzględniając zmiany klimatyczne, trzy scenariusze (SRES A1, B1, B2) przewidywały 100-380 mln niedożywionych do roku 2080, podczas gdy inny scenariusz zakładający zmiany klimatyczne (SRES A2) przewidywał 740-1300 mln niedożywionych. Uważano, że te prognozy mają prawdopodobieństwo od 2 na 10 do 5 na 10.

Prognozy sugerowały również regionalne zmiany w globalnym rozkładzie głodu. Do 2080 r. Afryka Subsaharyjska może wyprzedzić Azję jako region świata najbardziej niepewny żywności. Wynika to głównie z przewidywanych zmian społecznych i gospodarczych, a nie zmian klimatycznych.

W Ameryce Południowej zjawisko znane jako cykl El Niño-Southern Oscillation między powodziami a suszą na wybrzeżu Pacyfiku spowodowało aż 35% różnicę w światowych plonach pszenicy i zbóż.

Patrząc na cztery kluczowe elementy bezpieczeństwa żywnościowego , widzimy wpływ, jaki wywarła zmiana klimatu. „Dostęp do żywności jest w dużej mierze kwestią dochodu na poziomie gospodarstwa domowego i jednostki oraz możliwości i praw” (Wheeler i in., 2013). Na dostęp mają wpływ tysiące zniszczonych upraw, sposób, w jaki społeczności radzą sobie ze wstrząsami klimatycznymi i dostosowują się do zmian klimatycznych. Ceny żywności wzrosną ze względu na brak produkcji żywności ze względu na niesprzyjające warunki do produkcji roślinnej. Na wykorzystanie mają wpływ powodzie i susze, w których zasoby wodne są skażone, a zmieniające się temperatury powodują błędne etapy i fazy choroby. Dostępność zależy od zanieczyszczenia upraw, ponieważ w rezultacie produkty z tych upraw nie będą przetwarzane. Na stabilność wpływają zakresy cen i przyszłe ceny, ponieważ niektóre źródła żywności stają się coraz rzadsze z powodu zmian klimatycznych, więc ceny wzrosną.

Studia indywidualne

Projekcje Cline (2008)

Cline (2008) przyjrzał się, jak zmiany klimatu mogą wpłynąć na wydajność rolnictwa w latach 80. XX wieku. Jego badanie zakłada, że ​​nie podejmuje się żadnych wysiłków w celu zmniejszenia antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych, co prowadzi do globalnego ocieplenia o 3,3 °C powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej. Doszedł do wniosku, że globalna wydajność rolnictwa może ucierpieć ze względu na zmianę klimatu, z najgorszymi skutkami w krajach rozwijających się (patrz wykres obok).

Lobell i in. (2008a) ocenili, w jaki sposób zmiany klimatyczne mogą wpłynąć na 12 regionów zagrożonych brakiem żywności w 2030 r. Celem ich analizy było określenie, gdzie należy traktować priorytetowo środki adaptacyjne do zmian klimatu. Odkryli, że bez wystarczających środków adaptacyjnych Azja Południowa i Republika Południowej Afryki prawdopodobnie ucierpią z powodu negatywnych skutków dla kilku upraw, które są ważne dla dużych populacji ludzkich niepewnych pod względem żywnościowym.

Battisti i Naylor (2009) przyjrzeli się, jak podwyższone temperatury sezonowe mogą wpływać na wydajność rolnictwa. Prognozy IPCC sugerują, że wraz ze zmianą klimatu, wysokie temperatury sezonowe staną się powszechne, a prawdopodobieństwo wystąpienia ekstremalnych temperatur wzrośnie w drugiej połowie XXI wieku. Battisti i Naylor (2009) doszli do wniosku, że takie zmiany mogą mieć bardzo poważny wpływ na rolnictwo, szczególnie w tropikach. Sugerują, że duże, krótkoterminowe inwestycje w środki adaptacyjne mogą zmniejszyć te zagrożenia.

„ Zmiany klimatyczne tylko zwiększają pilność reformy polityki handlowej, aby zapewnić zaspokojenie globalnych potrzeb w zakresie bezpieczeństwa żywnościowego ” – powiedział C. Bellmann, dyrektor ds. programów ICTSD. Badanie ICTSD-IPC z 2009 r. przeprowadzone przez Jodie Keane sugeruje, że zmiany klimatu mogą spowodować spadek produkcji rolnej w Afryce Subsaharyjskiej o 12% do 2080 r. – chociaż w niektórych krajach afrykańskich liczba ta może sięgać nawet 60%, a eksport produktów rolnych spadnie o do jednej piątej w innych. Jak wynika z badania, przystosowanie się do zmian klimatycznych może kosztować sektor rolnictwa na całym świecie o 14 miliardów dolarów rocznie.

Modele rozwoju upraw

Modele zachowań klimatycznych są często niejednoznaczne. W celu dalszego badania wpływu globalnego ocieplenia na rolnictwo można zastosować inne typy modeli, takie jak modele rozwoju upraw , prognozowanie plonów , ilości zużytej wody lub nawozu . Takie modele kondensują zgromadzoną wiedzę o klimacie, glebie i obserwowanych efektach różnych praktyk rolniczych . Mogłyby zatem umożliwić testowanie strategii adaptacji do zmian środowiska.

Ponieważ modele te z konieczności upraszczają warunki naturalne (często oparte na założeniu, że zwalczane są chwasty, choroby i szkodniki owadzie ), nie jest jasne, czy wyniki, które dają, będą miały realność w terenie . Jednak niektóre wyniki są częściowo potwierdzane przez coraz większą liczbę wyników eksperymentalnych.

Wykorzystywane są również inne modele, takie jak modele rozwoju owadów i chorób oparte na prognozach klimatycznych (np. symulacja rozmnażania się mszyc lub rozwoju septorii (choroby grzybiczej zbóż)).

Scenariusze stosuje się w celu oszacowania wpływu zmian klimatu na rozwój upraw i plony. Każdy scenariusz jest zdefiniowany jako zbiór zmiennych meteorologicznych , opartych na ogólnie przyjętych prognozach. Na przykład, wiele modeli przeprowadza symulacje oparte na podwojonych prognozach emisji dwutlenku węgla , temperatura wzrasta od 1°C do 5°C, a wraz ze wzrostem lub spadkiem poziomu opadów o 20%. Inne parametry mogą obejmować wilgotność , wiatr i aktywność słoneczną . Scenariusze modeli upraw testują adaptację na poziomie gospodarstwa, taką jak przesunięcie daty siewu, gatunki przystosowane do klimatu ( potrzeba wernalizacji , odporność na ciepło i zimno), adaptacja do nawadniania i nawozów, odporność na choroby. Większość opracowanych modeli dotyczy pszenicy, kukurydzy, ryżu i soi .

Zmniejszenie ubóstwa

Naukowcy z Overseas Development Institute (ODI) zbadali potencjalny wpływ, jaki zmiana klimatu może mieć na rolnictwo oraz jak wpłynie to na próby zmniejszenia ubóstwa w krajach rozwijających się . Argumentowali, że skutki umiarkowanych zmian klimatu będą prawdopodobnie mieszane dla krajów rozwijających się. Jednak podatność osób ubogich w krajach rozwijających się na krótkoterminowe skutki zmiany klimatu, zwłaszcza zwiększona częstotliwość i nasilenie niekorzystnych zjawisk pogodowych, może mieć negatywny wpływ. To, jak mówią, powinno być brane pod uwagę przy określaniu polityki rolnej .

Oddziaływania regionalne

Afryka

Afrykańska produkcja roślinna. Surowe dane z ONZ.

Rolnictwo jest szczególnie ważnym sektorem w Afryce, wnoszącym wkład w źródła utrzymania i gospodarki na całym kontynencie. Średnio rolnictwo w Afryce Subsaharyjskiej wytwarza 15% całkowitego PKB. Geografia Afryki sprawia, że ​​jest ona szczególnie podatna na zmiany klimatyczne, a 70% populacji utrzymuje się z rolnictwa nawadnianego deszczem . Małorolnych gospodarstw stanowią 80% ziem uprawnych w Afryce subsaharyjskiej. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) (2007:13) przewidywał, że zmienność i zmiany klimatu poważnie zagrożą wydajności rolnictwa i dostępowi do żywności. Tej projekcji przypisano „wysoką pewność”. Systemy upraw, zwierzęta gospodarskie i rybołówstwo będą bardziej narażone na szkodniki i choroby w wyniku przyszłej zmiany klimatu. Program badawczy dotyczący zmian klimatu, rolnictwa i bezpieczeństwa żywnościowego (CCAFS) określił, że szkodniki upraw już odpowiadają za około 1/6 strat wydajności gospodarstw. Podobnie zmiany klimatyczne przyspieszą występowanie szkodników i chorób oraz zwiększą występowanie zdarzeń o dużym wpływie. Wpływ zmian klimatycznych na produkcję rolną w Afryce będzie miał poważne konsekwencje dla bezpieczeństwa żywnościowego i źródeł utrzymania. W latach 2014-2018 Afryka miała najwyższy poziom braku bezpieczeństwa żywnościowego na świecie.

Według badań przeprowadzonych w Afryce Wschodniej „s drobnych gospodarstw, wpływ zmian klimatu na rolnictwo są już postrzegane nie powoduje zmian w praktykach rolniczych, takich jak uprawa , roślin, gleby, ziemi, wody i gospodarki zwierzęcej systemów i wprowadzania nowych technologii oraz odmiany nasion przez niektórych rolników. Jako sposoby adaptacji zasugerowano kilka innych sugestii, takich jak eliminacja łańcucha dostaw i marnowania żywności z gospodarstw domowych , zachęcanie do zróżnicowanej i bogatej w warzywa diety oraz zapewnienie globalnego dostępu do żywności ( programy pomocy żywnościowej ). Wielu badaczy zgadza się, że innowacje w rolnictwie są niezbędne do rozwiązania potencjalnych problemów związanych ze zmianą klimatu. Obejmuje to lepsze zarządzanie glebą, technologię oszczędzającą wodę, dopasowywanie upraw do środowiska, wprowadzanie różnych odmian upraw, płodozmian, odpowiednie nawożenie oraz wspieranie strategii adaptacyjnych opartych na społeczności. Na szczeblu rządowym i globalnym należy przeprowadzić badania i inwestycje w produktywność i infrastrukturę rolną, aby uzyskać lepszy obraz związanych z nimi problemów i najlepszych metod ich rozwiązywania. Polityka i programy rządowe muszą zapewniać dotacje rządowe , kampanie edukacyjne i zachęty ekonomiczne, a także fundusze, ubezpieczenia i siatki bezpieczeństwa dla wrażliwych populacji. Ponadto zapewnienie systemów wczesnego ostrzegania i dokładnych prognoz pogody dla obszarów ubogich lub oddalonych pozwoli na lepsze przygotowanie; wykorzystując i udostępniając dostępną technologię, globalny problem zmiany klimatu może zostać rozwiązany i złagodzony przez globalną społeczność.

Wschodnia Afryka

Przewiduje się, że w Afryce Wschodniej zmiany klimatu zwiększą częstotliwość i intensywność susz i powodzi, co może mieć negatywny wpływ na sektor rolny. Zmiana klimatu będzie miała różny wpływ na produkcję rolną w Afryce Wschodniej. Badania przeprowadzone przez Międzynarodowy Instytut Badań nad Polityką Żywnościową (IFPRI) sugerują wzrost plonów kukurydzy w większości Afryki Wschodniej, ale straty plonów w niektórych częściach Etiopii, Demokratycznej Republiki Konga (DRK), Tanzanii i północnej Ugandzie. Przewiduje się również, że prognozy zmian klimatu zmniejszą potencjał gruntów uprawnych do produkcji plonów o dużej ilości i jakości.

W Tanzanii nie ma obecnie wyraźnego sygnału w przyszłych prognozach klimatycznych dotyczących opadów. Istnieje jednak większe prawdopodobieństwo wystąpienia intensywnych opadów deszczu w przyszłości.

Oczekuje się, że zmiany klimatu w Kenii będą miały duży wpływ na sektor rolny, który jest zasilany głównie deszczami, a zatem jest bardzo podatny na zmiany temperatury i wzorców opadów oraz ekstremalne zjawiska pogodowe. Oddziaływania będą prawdopodobnie szczególnie wyraźne na terenach suchych i półsuchych (ASAL), gdzie produkcja zwierzęca jest kluczową działalnością gospodarczą i źródłem utrzymania. W ASAL ponad 70% śmiertelności zwierząt gospodarskich jest wynikiem suszy. W ciągu następnych 10 lat 52% populacji bydła ASAL będzie zagrożonych stratą z powodu skrajnego stresu temperaturowego.

Południowa Afryka

Zmiany klimatyczne pogłębią wrażliwość sektora rolnego w większości krajów Afryki Południowej, które są już ograniczone przez słabą infrastrukturę i opóźnienia w nakładach technologicznych i innowacjach. Kukurydza stanowi prawie połowę gruntów uprawnych w Afryce Południowej, a w związku z przyszłymi zmianami klimatu plony mogą spaść o 30% Wzrost temperatury sprzyja również szerokiemu rozprzestrzenianiu się chwastów i szkodników W grudniu 2019 r. 45 milionów ludzi w Afryce Południowej potrzebowało pomocy z powodu nieudane zbiory. Susza zmniejsza strumień wody w Wiktorii o 50%. W regionie nasilały się susze.

Afryka Zachodnia

Zmiana klimatu znacząco wpłynie na rolnictwo w Afryce Zachodniej, zwiększając różnorodność produkcji, dostępu i dostępności żywności. W regionie odnotowano już spadek opadów deszczu wzdłuż wybrzeży Nigerii, Sierra Leone, Gwinei i Liberii. Doprowadziło to do niższych plonów, zmuszając rolników do poszukiwania nowych terenów pod uprawę. Podstawowe rośliny uprawne, takie jak kukurydza, ryż i sorgo, będą dotknięte niskimi opadami, co może spowodować wzrost braku bezpieczeństwa żywnościowego.

Afryka Środkowa
Oczekuje się, że większa intensywność opadów, przedłużające się okresy suszy i wysokie temperatury negatywnie wpłyną na produkcję manioku, kukurydzy i fasoli w Afryce Środkowej. Oczekuje się, że powodzie i erozja zniszczą i tak już ograniczoną infrastrukturę transportową w regionie, prowadząc do strat po zbiorach. W regionie rośnie eksport upraw ekonomicznych, takich jak kawa i kakao, ale uprawy te są bardzo podatne na zmiany klimatyczne. Konflikty i niestabilność polityczna miały wpływ na wkład rolnictwa do regionalnego PKB, a wpływ ten będzie potęgowany przez zagrożenia klimatyczne.

Azja

W Azji Wschodniej i Południowo-Wschodniej IPCC (2007:13) przewidywał, że plony mogą wzrosnąć do 20% do połowy XXI wieku. W Azji Środkowej i Południowej prognozy sugerowały, że w tym samym okresie rentowności mogą spaść nawet o 30%. Prognozom tym przypisano „średni poziom ufności”. Podsumowując, przewiduje się, że ryzyko głodu pozostanie bardzo wysokie w kilku krajach rozwijających się.

Bardziej szczegółowa analiza plonów ryżu przeprowadzona przez Międzynarodowy Instytut Badań Ryżu przewiduje 20% spadek plonów w regionie na stopień Celsjusza wzrostu temperatury. Ryż staje się sterylny, jeśli jest wystawiony na działanie temperatury powyżej 35 stopni przez ponad godzinę podczas kwitnienia i w konsekwencji nie wytwarza ziarna.

Globalne ocieplenie o 1,5 °C zmniejszy masę lodu w wysokich górach Azji o około 29-43%, co będzie miało wpływ na dostępność wody, a w konsekwencji na rodziny i społeczności, których utrzymanie jest uzależnione od wód lodowcowych i topniejących śnieg. W zlewni Indusu te górskie zasoby wodne przyczyniają się do 60% nawadniania poza sezonem monsunowym i dodatkowo 11% całkowitej produkcji roślinnej. W dorzeczu Gangesu zależność od topnienia lodowców i śniegu jest mniejsza, ale pozostaje krytyczna dla nawadniania niektórych upraw w porze suchej.

Badanie przeprowadzone w 2013 r. przez Międzynarodowy Instytut Badawczy ds. Upraw w Tropikach Półpustynnych ( ICRISAT ) miało na celu znalezienie opartych na nauce podejść i technik sprzyjających ubogim, które umożliwiłyby azjatyckim systemom rolniczym radzenie sobie ze zmianami klimatu, przynosząc jednocześnie korzyści biednym i wrażliwym rolnikom. Zalecenia zawarte w badaniu obejmowały poprawę wykorzystania informacji o klimacie w planowaniu lokalnym i wzmocnienie usług doradztwa rolniczego opartych na pogodzie, stymulowanie dywersyfikacji dochodów gospodarstw domowych na obszarach wiejskich i zapewnienie zachęt dla rolników do przyjęcia środków ochrony zasobów naturalnych w celu zwiększenia pokrywy leśnej, uzupełnienia wód gruntowych i korzystać z energii odnawialnej . Badanie z 2014 r. wykazało, że ocieplenie spowodowało wzrost plonów kukurydzy w regionie Heilongjiang w Chinach o 7-17% na dekadę w wyniku rosnących temperatur.

Obserwuje się szeroki zakres strat plonów spowodowanych wpływem zmian klimatu na uprawy pszenicy, ryżu i kukurydzy w SA. Badania nad wpływem ocieplenia na plony w Indiach wykazały spadek plonów odpowiednio o 5%, 6-8% i 10-30% w przypadku pszenicy, ryżu i kukurydzy . Niedawne badania wykazały, że takie niszczące uprawy temperatury doprowadziły do ​​wzrostu wskaźnika samobójstw wśród drobnych rolników w Indiach (Carleton 2017). Niemniej brak ubezpieczenia upraw i niemożność spłaty kredytów mogą być jednymi z prawdopodobnych powodów samobójstw wśród rolników.

Z powodu zmian klimatycznych produkcja zwierzęca w Bangladeszu zmniejszy się z powodu chorób, niedoboru paszy, stresu cieplnego i strategii hodowlanych.

Kwestie dotyczące rolnictwa są ważne do rozważenia, ponieważ kraje azjatyckie polegają na tym sektorze w przypadku eksportu do innych krajów. To z kolei przyczynia się do większej degradacji gleby, aby nadążać za globalnym zapotrzebowaniem, co z kolei powoduje kaskadowe skutki środowiskowe. Czynnik środowiskowy#czynniki społeczno-ekonomiczne

Australia i Nowa Zelandia

Bez dalszej adaptacji do zmian klimatu przewidywane skutki byłyby prawdopodobnie znaczne: do 2030 r. przewidywano spadek produkcji rolnej i leśnej w znacznej części południowej i wschodniej Australii oraz we wschodniej części Nowej Zelandii. W Nowej Zelandii początkowe korzyści przewidywano w pobliżu głównych rzek oraz na obszarach zachodnich i południowych.

Europa

IPCC (2007:14) z dużym zaufaniem przewidział, że w Europie Południowej zmiany klimatu zmniejszą wydajność upraw. W Centralnej i Wschodniej Europie , produktywność lasów oczekiwano spadku. W Europie Północnej przewidywano, że początkowy wpływ zmian klimatycznych na zwiększenie plonów. Raport Europejskiej Agencji Środowiska z 2019 r. „Adaptacja do zmian klimatu w sektorze rolnym w Europie” ponownie to potwierdził. Według tego raportu z 2019 r. prognozy wskazują, że plony nienawadnianych upraw, takich jak pszenica, kukurydza i burak cukrowy, zmniejszą się w Europie Południowej nawet o 50% do 2050 r. (w scenariuszu wysokiej emisji). Mogłoby to doprowadzić do znacznego spadku dochodów gospodarstw rolnych do tego dnia. Przewiduje się, że do roku 2100 wartość gruntów rolnych w niektórych częściach Europy Południowej zmniejszy się o ponad 80%, co może skutkować porzucaniem gruntów. Mówi się, że ma to również wpływ na wzorce handlu, co z kolei wpływa na dochody z rolnictwa. Ponadto zwiększony popyt na żywność na całym świecie może wywrzeć presję na ceny żywności w nadchodzących dziesięcioleciach.

W 2020 roku Unia Europejska „s Doradztwa Naukowego Mechanizm opublikowany szczegółowy przegląd polityki UE związanych z systemem jedzenie, zwłaszcza Wspólnej Polityki Rolnej i Wspólnej Polityki Rybackiej , w odniesieniu do ich stabilności.

Ameryka Łacińska

Główne produkty rolne w regionach Ameryki Łacińskiej obejmują zwierzęta gospodarskie i zboża, takie jak kukurydza , pszenica , soja i ryż . Przewiduje się, że podwyższone temperatury i zmienione cykle hydrologiczne przełożą się na krótsze sezony wegetacyjne, ogólnie zmniejszoną produkcję biomasy i niższe plony ziarna. Same Brazylia , Meksyk i Argentyna zapewniają 70-90% całkowitej produkcji rolnej w Ameryce Łacińskiej. W tych i innych suchych regionach oczekuje się zmniejszenia produkcji kukurydzy. Badanie podsumowujące szereg badań wpływu zmian klimatycznych na rolnictwo w Ameryce Łacińskiej wykazało, że w Brazylii, Argentynie i Urugwaju liczba pszenicy prawdopodobnie spadnie . Inwentarz żywy, który jest głównym produktem rolnym w niektórych częściach Argentyny, Urugwaju, południowej Brazylii, Wenezueli i Kolumbii, prawdopodobnie zostanie zredukowany. Prawdopodobna jest zmienność stopnia spadku produkcji w różnych regionach Ameryki Łacińskiej. Na przykład w jednym z badań z 2003 r., w którym oszacowano przyszłą produkcję kukurydzy w Ameryce Łacińskiej, przewidywano, że do 2055 r. kukurydza we wschodniej Brazylii ulegnie umiarkowanym zmianom, podczas gdy oczekuje się, że Wenezuela drastycznie spadnie.

Zwiększona zmienność opadów jest jedną z najbardziej niszczycielskich konsekwencji zmian klimatycznych w Ameryce Środkowej i Meksyku. Od 2009 do 2019 roku w regionie występowały lata obfitych opadów deszczu pomiędzy latami poniżej średniej. Wiosenne deszcze w maju i czerwcu były szczególnie nieregularne, stwarzając problemy dla rolników uprawiających kukurydzę na początku wiosennych deszczy. Większość rolników produkujących na własne potrzeby w regionie nie ma nawadniania, a zatem ich uprawy są uzależnione od deszczów. W Meksyku tylko 21% gospodarstw jest nawadnianych, a pozostałe 79% uzależnione jest od opadów.

Sugerowane potencjalne strategie adaptacyjne w celu złagodzenia wpływu globalnego ocieplenia na rolnictwo w Ameryce Łacińskiej obejmują stosowanie technologii hodowli roślin i instalowanie infrastruktury nawadniającej.

Sprawiedliwość klimatyczna i rolnicy na własne potrzeby

Kilka badań dotyczących wpływu zmian klimatycznych na rolnictwo w Ameryce Łacińskiej sugeruje, że w biedniejszych krajach Ameryki Łacińskiej rolnictwo stanowi najważniejszy sektor gospodarki i podstawową formę utrzymania drobnych rolników. Kukurydza jest jedynym ziarnem, które wciąż jest produkowane jako roślina na cele przetrwania na małych farmach w krajach Ameryki Łacińskiej. Uczeni twierdzą, że przewidywany spadek tego zboża i innych upraw zagrozi dobrobytowi i rozwojowi gospodarczemu społeczności utrzymujących się na własne potrzeby w Ameryce Łacińskiej. Bezpieczeństwo żywnościowe jest przedmiotem szczególnej troski na obszarach wiejskich o słabych lub nieistniejących rynkach żywności, na których można polegać w przypadku niedoborów żywności. W sierpniu 2019 r. Honduras ogłosił stan wyjątkowy, gdy susza spowodowała, że ​​południowa część kraju straciła 72% kukurydzy i 75% fasoli. Oczekuje się, że problemy związane z bezpieczeństwem żywnościowym pogorszą się w całej Ameryce Środkowej z powodu zmian klimatycznych. Przewiduje się, że do 2070 r. plony kukurydzy w Ameryce Środkowej mogą spaść o 10%, fasoli o 29%, a ryżu o 14%. Ponieważ konsumpcja upraw w Ameryce Środkowej jest zdominowana przez kukurydzę (70%), fasolę (25%) i ryż (6%), oczekiwany spadek plonów podstawowych upraw może mieć katastrofalne konsekwencje.

Według naukowców, którzy rozważali konsekwencje zmian klimatycznych dla sprawiedliwości środowiskowej, spodziewany wpływ zmiany klimatu na rolników produkujących na własne potrzeby w Ameryce Łacińskiej i innych regionach rozwijających się jest niesprawiedliwy z dwóch powodów. Po pierwsze, rolnicy produkujący na własne potrzeby w krajach rozwijających się, w tym w Ameryce Łacińskiej, są nieproporcjonalnie narażeni na zmiany klimatyczne. Po drugie, kraje te były najmniej odpowiedzialne za spowodowanie problemu antropogenicznego klimatu. Stany Zjednoczone i Kanada wytwarzają 15% światowych emisji gazów cieplarnianych, podczas gdy Ameryka Środkowa wytwarza mniej niż 1%.

Według badaczy Johna F. Mortona i T. Robertsa nieproporcjonalna podatność na katastrofy klimatyczne jest zdeterminowana społecznie. Na przykład tendencje społeczno-ekonomiczne i polityczne mające wpływ na drobnych producentów rolnych i rolników produkujących na własne potrzeby ograniczają ich zdolność do przystosowania się do zmian. Według W. Baethgena, który badał podatność rolnictwa Ameryki Łacińskiej na zmiany klimatyczne, historia polityki i dynamika ekonomiczna wywarły negatywny wpływ na rolników na obszarach wiejskich. W latach pięćdziesiątych i osiemdziesiątych wysoka inflacja i cenione realne kursy walutowe zmniejszały wartość eksportu rolnego. W rezultacie rolnicy w Ameryce Łacińskiej otrzymywali niższe ceny za swoje produkty w porównaniu z cenami na rynku światowym. W ślad za tymi wynikami, polityka Ameryki Łacińskiej i krajowe programy upraw miały na celu stymulowanie intensyfikacji rolnictwa. Te krajowe programy upraw przyniosły większe korzyści większym rolnikom komercyjnym. W latach 80. i 90. niskie ceny na rynku światowym zbóż i zwierząt gospodarskich spowodowały zmniejszenie wzrostu rolnictwa i wzrost ubóstwa na wsi.

Postrzegana podatność na zmiany klimatu różni się nawet w obrębie społeczności. W badaniu rolników produkujących na własne potrzeby w Calakmul w Meksyku autorzy odkryli, że pobladores (członkowie społeczności bez prawa do ziemi, ale którzy mogą pracować na wspólnej ziemi) czuli się bardziej podatni na zmiany klimatyczne niż ejidatarios (posiadający ziemię w komunalnym systemie gruntów). Pobladore zwykle gospodarują na gruntach o najgorszej jakości, które mogą nie mieć dostępu do strumieni do wykorzystania podczas suszy lub wyżyn do wykorzystania podczas powodzi. Co więcej, pobladores ograniczyli dostęp do funduszy państwowych na pomoc w łagodzeniu zmian klimatu, ponieważ muszą poprosić przywódców ejidal o zgodę przed złożeniem wniosku o fundusze państwowe. Prawie każdy ankietowany poblador powiedział, że doświadczył głodu w latach 2013-2016, podczas gdy tylko 25% ejidatarios stwierdziło, że odczuwało głód w tym czasie.

W książce Fairness in Adaptation to Climate Change autorzy opisują globalną niesprawiedliwość zmian klimatycznych między bogatymi narodami północy, które są najbardziej odpowiedzialne za globalne ocieplenie, a biednymi krajami południowymi i populacjami mniejszości w tych krajach, które są najbardziej podatne na skutki zmiany klimatu.

Wyzwaniem dla planowania adaptacyjnego jest trudność w przewidywaniu skutków zmiany klimatu w skali lokalnej. Ekspert, który rozważał możliwości adaptacji do zmian klimatycznych dla społeczności wiejskich, twierdzi, że kluczowym elementem adaptacji powinny być wysiłki rządu na rzecz zmniejszenia skutków niedoborów żywności i głodu. Badacz ten twierdzi również, że planowanie na rzecz sprawiedliwej adaptacji i zrównoważonego rolnictwa będzie wymagało zaangażowania rolników w procesy decyzyjne.

Ameryka północna

Opracowano szereg badań oceniających wpływ zmian klimatycznych na rolnictwo w Ameryce Północnej . Czwarty raport IPCC oceny wpływu rolnictwa w regionie przytacza 26 różnych badań. IPCC (2007:14–15) z dużym zaufaniem przewidział, że w ciągu pierwszych kilku dekad tego stulecia umiarkowana zmiana klimatu zwiększy łączne plony rolnictwa nawadnianego deszczem o 5–20%, ale z dużą zmiennością między regionami. Przewiduje się, że główne wyzwania dotyczą upraw, które znajdują się w pobliżu ciepłego końca ich odpowiedniego zasięgu lub które są uzależnione od wysoce wykorzystywanych zasobów wodnych.

Susze stają się coraz częstsze i bardziej intensywne w suchej i półsuchej zachodniej części Ameryki Północnej, ponieważ wzrastają temperatury, przyspieszając czas i skalę wiosennych powodzi topniejących i zmniejszając przepływ rzek w lecie. Bezpośrednie skutki zmiany klimatu obejmują zwiększony stres cieplny i wodny, zmienioną fenologię upraw oraz zakłócone interakcje symbiotyczne. Efekty te mogą zostać pogłębione przez zmiany klimatyczne w przepływie rzek, a połączone efekty prawdopodobnie zmniejszą liczebność rodzimych drzew na korzyść nierodzimych konkurentów zielnych i tolerujących suszę, obniżą jakość siedlisk dla wielu rodzimych zwierząt i spowolnią ścielenie rozkład i obieg składników odżywczych . Wpływ zmiany klimatu na zapotrzebowanie ludzi na wodę i nawadnianie może nasilać te efekty.

Amerykański Program Badań nad Globalnymi Zmianami (2009) ocenił literaturę na temat wpływu zmian klimatycznych na rolnictwo w Stanach Zjednoczonych, stwierdzając, że wiele upraw skorzysta na zwiększonym CO w atmosferze
2koncentracje i niski poziom ocieplenia, ale wyższy poziom ocieplenia negatywnie wpłynie na wzrost i plony; że ekstremalne zjawiska pogodowe prawdopodobnie zmniejszą plony; że chwasty , choroby i szkodniki owadzie skorzystają z ocieplenia i będą wymagały dodatkowej kontroli szkodników i chwastów ; i że wzrost CO
2 koncentracje zmniejszą zdolność gleby do dostarczania odpowiedniej paszy dla zwierząt gospodarskich, podczas gdy zwiększone upały, choroby i ekstremalne warunki pogodowe prawdopodobnie zmniejszą wydajność zwierząt gospodarskich.

Regiony polarne

W przypadku regionu polarnego ( Arktyka i Antarktyda ) korzyści płynące z mniej surowego klimatu zależą od warunków lokalnych: jedną z tych korzyści uznano za zwiększone możliwości dla rolnictwa i leśnictwa.

Zmiany klimatyczne wpłynęły na rolnictwo w Islandii: rosnące temperatury umożliwiły szeroko zakrojony zasiew jęczmienia , który był nie do utrzymania dwadzieścia lat temu. Część ocieplenia była spowodowana lokalnym (prawdopodobnie tymczasowym) efektem prądów oceanicznych z Karaibów, które wpłynęły również na zasoby rybne.

Małe wyspy

W ocenie literatury Mimura i in. (2007: 689) stwierdził, że na małych wyspach, utrzymania i rolnictwa komercyjnego byłoby bardzo prawdopodobne mieć negatywny wpływ zmian klimatycznych. Tej prognozie przypisano „wysoką pewność”.

Łagodzenie i adaptacja

Wideo zewnętrzne
Rolnictwo, wzrost populacji i wyzwania związane ze zmianami klimatu: grupa Santa Cruz Emeriti

W krajach rozwiniętych

Rolnictwo często nie jest objęte rządowymi planami redukcji emisji. Na przykład sektor rolny jest zwolniony z unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji, który obejmuje około 40% emisji gazów cieplarnianych w UE.

Zaproponowano kilka środków łagodzących do stosowania w krajach rozwiniętych:

• hodowla bardziej odpornych odmian roślin uprawnych i dywersyfikacja gatunkowa upraw
• wykorzystanie ulepszonych gatunków rolno-leśnych
• wychwytywanie i zatrzymywanie opadów oraz stosowanie ulepszonych praktyk nawadniania
• Zwiększanie lesistości i agroleśnictwa
• wykorzystanie nowych technik pozyskiwania wody (takich jak wykopy konturowe , ...)

W krajach rozwijających się

Międzyrządowy Zespół do spraw Zmian Klimatu ( IPCC ) poinformował, że rolnictwo jest odpowiedzialne za ponad jedną czwartą całkowitej światowej emisji gazów cieplarnianych. Biorąc pod uwagę, że udział rolnictwa w globalnym produkcie krajowym brutto (PKB) wynosi około 4%, liczby te sugerują, że działalność rolnicza wytwarza wysoki poziom gazów cieplarnianych . Innowacyjne rozwiązania i technologie rolnicze mogą odgrywać rolę w klimat zmian łagodzenia i adaptacji . Ten potencjał adaptacyjny i łagodzący nie jest nigdzie bardziej widoczny niż w krajach rozwijających się, w których wydajność rolnictwa pozostaje niska; ubóstwo, podatność na zagrożenia i brak bezpieczeństwa żywnościowego pozostają na wysokim poziomie; oczekuje się, że bezpośrednie skutki zmian klimatu będą szczególnie dotkliwe. Stworzenie niezbędnych technologii rolniczych i wykorzystanie ich w celu umożliwienia krajom rozwijającym się dostosowania ich systemów rolniczych do zmieniającego się klimatu będzie wymagało innowacji również w polityce i instytucjach. W tym kontekście instytucje i polityki są ważne na wielu skalach.

Travis Lybbert i Daniel Sumner proponują sześć zasad polityki:

1. Najlepsza polityka i reakcje instytucjonalne zwiększą przepływ informacji, zachęty i elastyczność.
2. Polityki i instytucje, które promują rozwój gospodarczy i ograniczają ubóstwo, często poprawiają adaptację rolnictwa, a także mogą utorować drogę do skuteczniejszego łagodzenia zmian klimatu poprzez rolnictwo.
3. Biznes jak zwykle wśród ubogich świata nie wystarcza.
4. Istniejące opcje technologiczne muszą być bardziej dostępne i dostępne bez pomijania dodatkowych zdolności i inwestycji.
5. Adaptacja i łagodzenie skutków w rolnictwie będą wymagały reakcji lokalnych, ale skuteczne reakcje polityczne muszą również odzwierciedlać skutki globalne i wzajemne powiązania.
6. Handel będzie odgrywał kluczową rolę zarówno w łagodzeniu, jak i przystosowywaniu się, ale sam będzie w dużym stopniu kształtowany przez zmianę klimatu.

Projekty sponsorowane przez państwo lub organizacje pozarządowe mogą pomóc rolnikom być bardziej odpornym na zmiany klimatu, takie jak infrastruktura nawadniająca zapewniająca niezawodne źródło wody, gdy deszcze stają się bardziej nieregularne. Systemy zlewni, które zbierają wodę w porze deszczowej do wykorzystania w porze suchej lub w okresach suszy, mogą być również wykorzystywane do łagodzenia skutków zmiany klimatu. Niektóre programy, takie jak Asociación de Cooperación para el Desarrollo Rural de Occidente (CDRO), gwatemalski program finansowany przez rząd Stanów Zjednoczonych do 2017 r., koncentrują się na agroleśnictwie i systemach monitorowania pogody, aby pomóc rolnikom w adaptacji. Organizacja zapewniła mieszkańcom zasoby do sadzenia nowych, bardziej elastycznych upraw obok typowej kukurydzy, aby chronić kukurydzę przed zmiennymi temperaturami, mrozem itp. CDRO utworzyło również system monitorowania pogody, aby pomóc przewidzieć ekstremalne zdarzenia pogodowe i wysłałby mieszkańcom SMS-y wiadomości ostrzegające o okresach mrozów, ekstremalnych upałów, wilgotności lub suszy. Projekty skupiające się na nawadnianiu, zlewniach wody, agroleśnictwie i monitorowaniu pogody mogą pomóc mieszkańcom Ameryki Środkowej w przystosowaniu się do zmian klimatycznych.

Projekt wzajemnego porównywania i doskonalenia modeli rolniczych (AgMIP) został opracowany w 2010 r. w celu oceny modeli rolniczych i porównania ich zdolności do przewidywania wpływu na klimat. W Afryce Subsaharyjskiej i Azji Południowej, Ameryce Południowej i Azji Wschodniej regionalne zespoły badawcze (RRT) AgMIP prowadzą zintegrowane oceny w celu lepszego zrozumienia wpływu zmian klimatu w rolnictwie (w tym skutków biofizycznych i ekonomicznych ) w skali krajowej i regionalnej. Inne inicjatywy AgMIP obejmują globalne modelowanie siatkowe, opracowywanie narzędzi technologii danych i informacji (IT), symulację szkodników i chorób upraw, badania wrażliwości upraw na klimat oraz agregację i skalowanie.

Jeden z najważniejszych projektów mających na celu łagodzenie zmian klimatu za pomocą rolnictwa i jednoczesne dostosowanie rolnictwa do zmian klimatu, został uruchomiony w 2019 r. przez „Global EverGreening Alliance”. Inicjatywa została ogłoszona na Szczycie Działań Klimatycznych ONZ w 2019 roku . Jedną z głównych metod jest agroleśnictwo . Inną ważną metodą jest uprawa konserwacyjna . Jednym z celów jest sekwestracja węgla z atmosfery. Do 2050 roku odnowiona ziemia powinna sekwestrować 20 miliardów węgla rocznie. Koalicja chce m.in. odzyskać za pomocą drzew terytorium 5,75 mln km2, osiągnąć równowagę drzewo-trawa na obszarze 6,5 mln km2 oraz zwiększyć wychwytywanie dwutlenku węgla na obszarze 5 mln km2.

Pierwsza faza to projekt „Grand African Savannah Green Up”. Już miliony rodzin wdrożyły te metody, a średni obszar pokryty drzewami na farmach w Sahelu wzrósł do 16%.

Rolnictwo przyjazne dla klimatu

Zobacz też

• Agroekologia
• Osuszanie
• biowęgiel
• Zmiana klimatu a gatunki inwazyjne
• Zmiana klimatu a produkcja mięsa
• Odporność klimatyczna
• Wpływ zmian klimatycznych na ludzi
• Problemy środowiskowe w rolnictwie
• Rybołówstwo a zmiany klimatyczne
• Bezpieczeństwo żywieniowe
• Globalne ocieplenie i wino
• Międzynarodowa ocena nauk rolniczych i technologii na rzecz rozwoju dotycząca powiązań między zmianą klimatu a rolnictwem
• System Wspomagania Decyzji Alokacji Gruntów – narzędzie badawcze, które służy do testowania, jak zmiany klimatu mogą wpływać na rolnictwo (np. plon i jakość)
• Ukośnik i znak
• Terra preta

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Zmiany klimatyczne na stronie Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa .
• Raport na temat relacji między zmianami klimatu, rolnictwa i bezpieczeństwa żywnościowego przez International Food Policy Research Institute
• Zmiany klimatyczne, ryż i rolnictwo azjatyckie: 12 rzeczy, które należy wiedzieć Azjatycki Bank Rozwoju
• Infografika „ Historia rolnictwa i zmian klimatu w UNFCCC ”
• Zmiany Klimatu, Rolnictwo i Bezpieczeństwo Żywności ( Grupa Konsultacyjna ds. Międzynarodowych Badań Rolniczych )